Ecological corridor layout and construction in Cangnan County, Zhejiang Province

苍南县位于浙南山区，属于浙江省温州市下属的县级地区，为浙江的南大门。东南濒临东海，西南毗连福建省福鼎市，西邻浙江省泰顺县，北与浙江省平阳，西北与文成两县接壤，县政府驻地灵溪镇。全县陆地面积为1 261.08 km²，平原面积437.84 km²，山区面积800.17 km²，河流湖泊面积23.07 km²；其中平原占34.72%，山地占63.45%，江河水面占1.83%。海域面积3 783.00 km²，全县海岸线长达252.1 km，其中陆地岸线168.8 km，岛屿岸线83.3 km。苍南县境内有山脉、丘陵、平原、河流、滩涂，其中平原占1/3，山区、半山区占2/3，地貌类型以山丘为主。县域总地势是西南高东北低，从高到低依次分布低山、丘陵、平原、浅海滩涂和岛屿等5个地貌类型。县境地形北部宽阔，南部狭小，略呈三角形。

苍南属林区县，全县林业用地面积近7.00万hm²，占全县土地总面积59.95%，其中有林地5.35万hm²，占林业用地面积的76.67%。全县生态公益林地为3.20万hm²，占林业用地面积的45.89%，全县活立木总蓄积为133.54万m³，毛竹Phyllostachys edulis立竹量475万株，森林覆盖率46.98%，林木绿化率49.79%。

本研究以整个苍南县陆地范围（1 261.08 km²）为研究对象，以苍南县2009年高空间分辨率卫星影像为主要数据源，结合苍南县域总体规划图（2006-2020）和城市绿地系统规划图（2011-2020）及现状调查资料作为空间信息提取的基本数据源。

本研究采用的软件包括ENVI 4.3和ArcGIS 9.2作为图像处理和空间分析的工具。首先，利用ENVI 4.3图像处理软件对图像进行几何校正，转换成西安80坐标系（GCS Xian1980），获得研究区的遥感影像图。其次，参照GB/T 21010-2007《土地利用现状分类》和国家环境保护部门发布的《生态环境状况评价技术规范》中的土地利用一级分类体系^[8]，并根据研究区的土地利用及城市建设现状，将研究区土地利用类型划分为水域、耕地、林地、建筑用地、交通用地和其他用地6类景观类型组成的分类体系（表 1），通过对遥感影像的目视解译，对研究区景观分类进行矢量化，并将矢量化的文件通过空间分析模块转化成5 m × 5 m的栅格文件，得到研究区景观分类图（图 1）。然后，在研究区内选取多种生态适宜性评判因子，应用ArcGIS 9.2空间分析功能，研究不同生态因子适宜性程度，通过对生态因子加权叠加建立景观耗费距离模型。并综合成本距离加权法（cost weighted）最终构建生态累积耗费距离模型，据此模型可以生成每个生态源地斑块到其他生态源地斑块之间的最小累积耗费距离，构成研究区潜在生态廊道。最后，通过勾取研究区现有生态廊道，对比与分析研究区潜在生态廊道，发现苍南县现有廊道存在的问题，以此构建研究区生态廊道的优化方案。

Figure 1.  Landscape classification in Cangnan County

根据景观生态学中的“源—汇”理论，源景观具有空间扩展性、连续性，要根据格局优化所针对的生态过程影响生态系统功能发展的作用的不同来确定^[9]。在实际研究中，根据研究区绿地建设和自然资源特点，将风景名胜区、水源保护区、森林公园、郊野公园、湿地公园等确定为重要生境斑块。然后，根据所确定的生境斑块的面积大小、空间分布格局、生物多样性丰富程度、生态环境质量优良程度等，提取面积大于5 hm^2[9]的生境斑块（共41个），作为景观生态源地（图 2）。

Figure 2.  Analysis of ecological source in Cangnan County

生境适宜性是指某一生境斑块对物种生存、繁衍、迁移等活动的适宜性程度^[9]。一般而言，适宜性越高，景观阻力越小。耗费距离模型是各景观单元阻力的空间集合，累积耗费距离是指每个生态源斑块到离其他生态源的最小累积耗费距离^[10]。费用距离的大小反映景观连接程度，费用距离越小，则连接度就越高^[9]。在景观生态适宜性分析时，根据土地利用类型、不同景观类型等单因子确定景观阻力已有大量的文献研究。如尹海伟等^[2]、过萍艳等^[6]都是通过对土地利用类型进行赋值来建立研究区的景观阻力面，张小飞等^[7]根据不同景观类型建立常州市的景观阻力面。这些研究均对单个因子进行赋值来建立阻力层面上模拟潜在生态廊道，并没有考虑其他生态因子运用成本距离模型综合分析生态廊道。研究区周围与南海相连，山地面积占全县的2/3，境域山势陡峭，高程为25~1 200 m，地形起伏度较大。在充分考虑当地自然和社会因素的基础上，本研究综合选取坡度、地形起伏度、土地利用等3个因子作为评判景观适宜性生态因子，分析不同因子的生态适宜性。在借鉴层次分析法的技术路线与同类研究成果的基础上，通过对苍南县生态环境现状调查，采用一定的赋值确定研究区各评价因子评价分值及权重（表 2）。在ArcGIS 9.2的空间分析模块（spatial analyst）中进行各因子的生态适宜性分析^[11]，在生成的各因子生态适宜性分析的基础上，运用ArcGIS中的字段计算功能，加权合并各因子成本数据，生成研究区景观耗费距离模型（图 3）。图 3中颜色越深表明生态适宜性越高，景观阻力越小。根据生成的耗费距离模型，采用成本距离加权方法（cost weighted），计算各景观生态源地之间的耗费距离累加值，得到研究区的生态累积耗费距离模型（图 4）。

Figure 3.  Landscape cost distance model in Cangnan County

Figure 4.  Ecological cumulative cost distance model in Cangnan County

景观生态学中的廊道是指景观中不同于相邻两侧环境的线状或带状地带^[12]，而生态廊道指具有保护生物多样性、过滤污染物、防治水土流失、防风固沙、调控洪水等生态服务功能的廊道类型，主要由植被、水体等生态性结构要素构成^[13]。生态廊道是城市景观格局的重要组成部分，发挥着防风固土和杀菌除尘等综合生态效益，是解决景观破碎化以及实现生态网络化格局的关键。生态廊道功能的发挥是从内部向外围逐步减弱，遵循距离衰减规律。与普通欧氏距离相比，基于生态累积耗费距离模型的最小费用路径能弥补直线连接距离存在的缺陷，费用距离大小反映出景观连接程度，费用距离越小，则连接度就越高^[10]。所以，基于廊道的连通度原理以及廊道功能效益的距离衰减规律，利用生态累积耗费距离模型识别研究区的潜在生态廊道^[13]，对研究区生态廊道建设具现实意义。潜在生态廊道是指现实中尚未充分考虑，研究者通过特定的方式和技术手段来研究不同生态源地之间的最小累计耗费距离，即从某一源地出发到另一源地之间所需要的最小成本距离，来确定有助于改善生态功能的廊道。通过实地调查，发现研究区内的生态廊道主要是以道路廊道和河流廊道为主，所以本研究的具体操作是在ArcGIS平台下，通过目视解译对研究区现有的道路廊道和河流廊道进行勾取，得到研究区的生态廊道现状图（图 5）。以提取的景观生态源地作为输入的源，景观生态耗费距离作为输入阻力，在生态累积耗费距离模型上，采用最小路径模型（shortest path）分别生成每个生态源地斑块与其他生态源地斑块之间的最小累积耗费距离，并将分别生成的最小累积耗费路径进行叠加，共同构成研究区的潜在生态廊道（图 6），并对其成本距离进行分析。研究结果见表 3。

Figure 5.  Current ecological corridors in Cangnan County

Figure 6.  Potential ecological corridors in Cangnan County

通过对研究区内现有生态廊道（图 5）和潜在生态廊道（图 6）进行比较分析，发现研究区现有生态廊道布局存在以下问题。首先，从区域整体来看，研究区内的生态廊道以道路廊道和河流廊道为主，其宽度普遍较窄，未能达到物种所要求的廊道宽度。通常情况下，生态廊道需达到一定的宽度阈值，其宽度对物种的影响效应才会显现，阈值宽度一般为7~12 m，且越宽越好，物种多样性和环境异质性会随着宽度的增加而增大^[14-15]。其次，由于研究区的地形特征和城市建设，东北部平原地区的建筑、道路和河流廊道密集度较高，造成大型的生境斑块数量减少，斑块破碎化严重，致使平原地区景观阻力增大。而通过调查发现，廊道本身的内部结构、宽度和植被质量都相对较差，从物种迁徙和生物多样性的方面来说，廊道之间连通性相对较弱。而中西部、南部和西北部山区，虽然自然条件良好，生态适宜度较高，斑块面积较大，但生态斑块分布不均，特别是中西部地区内的生态斑块数量缺乏，同时也存在斑块之间连接度较低以及廊道连通性差等问题。最后，在平原与山区交界的生态敏感区，生态斑块缺乏，且现有生态斑块之间连接度也较低，山区与平原空间的衔接度也较小。总之，研究区内生态斑块在数量、面积和分布上都存在着一定生态问题，斑块之间缺乏连接，现已连接斑块的生态廊道连通性较低，将导致生态流无法正常进入生态薄弱区^[16]，即生态功能较弱、抵御外来干扰能力弱、生态服务功能脆弱的地带。生态物种在生态源地之间成本距离增加，从而导致景观的连接度降低。

从模拟的潜在生态廊道布局来看，研究区内各生态斑块之间连接度均得到了较好的提升，无论是平原地区还是山区，每个生态斑块到其他斑块都有最适宜的生态廊道连接，且生态廊道和斑块共同构建了研究区域生态网络。通过对潜在生态廊道的成本距离进行分析（表 3），也可以看出每2个生态源地之间累积耗费距离成本是不相同的。

综上所述，根据模拟的潜在生态廊道以及研究区绿道网规划，提出研究区生态廊道建设规划总体布局为“两带、四横、五纵”的空间格局（图 7）。其中“两带”是以东部的环海公路以及平原、山区交界处的绿带生态廊道建设为主体，包括环海公路绿道、沿海防护林体系、滩涂湿地以及山区向平原地区的楔形绿地。“四横”主要是北部的横阳支江、萧江塘河、鳌江、龙岗大道、世纪大道、玉苍大道、221省道，灵溪至海城公路、灵溪至龙沙公路、南环快速路及县域南部的矾赤公路和327省道连接线，包括灵溪和龙港城区内的所有横向道路及河流水系，规划的两侧防护林带、滨水绿带等森林防护廊道。“五纵”主要由以西北部的甬台温高速、104国道、温福铁路、甬台温高速复线、327省道、龙金大道、挑鲜古道等，包括县域范围内其他纵向道路、河流水系等，以此构成研究区生态廊道的总体结构。

Figure 7.  Layout of potential ecological corridors in Cangnan County

通过对研究区现有及潜在的生态廊道对比分析，可以发现现有廊道存在较多问题，主要是生态廊道连通性不强、连接性较差、规模较小等。因此，增强现有生态廊道连通性，增加廊道数量，加大廊道建设规模是进行生态廊道优化的主要途径，以此提升研究区生态廊道完整性和闭合性，合理布局生态廊道，增强其生态服务功能。笔者结合相关文献研究^[17]，提出了苍南县道路型生态廊道、河流型生态廊道、绿带型生态廊道等3种生态廊道建设模式，以期进一步增强境域生态廊道功能和作用。

道路作为连接城乡、通向自然的重要线状要素，给人类活动带来了很多便利，但同时也造成了生境破碎、阻碍生物流等生态问题。因此，要增加重要生态源地之间的道路，加强它们之间有效连接性。

在苍南县域，主要选取高速公路、国道、省道及重要的县道作为道路廊道建设重点。其中，纵向线主要以甬台温高速公路、甬台温高速公路复线、104国道、220省道、327省道、龙金大道为建设重点，横向线主要以221省道、灵溪至海城公路、灵溪至龙沙公路、观藻炎公路为建设重点。鉴于道路本身特点，构建时主要是通过增加道路两旁绿带宽度来降低道路对整个生态过程的干扰，保障生物物种迁移和生态流运动，促进不同生态源地之间生态廊道的连接作用，特别是强化平原地区和山区生态源地的连接度，促进生态流运动。

具体构建措施是：高速公路、新建的国道以及铁路的两侧绿化带宽度在20 m以上；省道和改扩建的国道两侧5 m以上；县道、乡道两侧3 m以上。山区由于用地限制，主要加强道路两旁防护林建设，结合自然景观，着重对因公路开挖产生的裸露面进行坡面绿化，以达到防风固土、美化环境的效果。沿海地区加强道路旁的沿海防护林建设。绿化树种选择应以乔木为主，重视应用具有地方特色的乡土树种，营建乔、灌、花、草相结合，绿化、美化、香化相结合，落叶与常绿相结合，阔叶与针叶相结合的绿化景观。推荐树种如下：乔木是樟树Cinnamomum camphora，无患子Sapindus mukorossi，合欢Albizia julibrissin，鹅掌楸Liriodendron chinense，银杏Ginkgo biloba，广玉兰Magnolia grandiflora，天竺桂Cinnamomum japonicum，小叶榕Ficus benjamina，黄山栾树Koelreuteria bipinnata，冬青Ilex chinensis，重阳木Bischofia polycarpa，石楠Photinia serrulata，羊蹄甲Bauhinia purpurea，榉树Zelkova serrata，喜树Camptotheca acuminata，女贞Ligustrum lucidum，金钱松Pseudolarix amabilis，雪松Cedrus deodara等。灌木是桂花Osmanthus fragrans，紫薇Lagerstroemia indica，短叶罗汉松Podocarpus macrophyllus var. maki，西府海棠Malus micromalus，杨梅Myrica rubra，樱花Cerasus yedoensis，紫穗槐Amorpha fruticosa，紫玉兰Magnolia liliflora，蜡梅Chimononthus praecox，溲疏Deutzia grandiflora等。地被是地肤Kochia scoparia，络石Trachelospermum jasminoides，千日红Gomphrena globosa，红花酢浆草Oxalis corymbosa，石竹Dianthus chinensis和芍药Paeonia lactiflora等。

河流廊道包括河流的水面、河岸带防护林以及河漫滩植被等要素，是生态廊道中最重要的廊道类型^[15]，其本身就具有较高的生态价值和功能。苍南县境域河网密布，构建河流廊道具有较好的生态基础。因此，开展河道疏浚工程，加强河流廊道生态修复，优化河岸绿色植被尤为重要。特别是在东北部平原地区河道高度密集情况下，河道疏浚及两岸生态环境重建将是成功构建河流生态廊道的关键。首先，针对有条件的河流水系进行滨水绿化建设，适当拓宽河流水系两岸绿化带宽度。在平原地区3条主要河道（萧江塘河、横阳支江和鳌江）进行疏浚的同时，可以在适宜地段建设可供游憩的滨水绿带。在山区和非建设区河流、水系及水源保护地，如莒溪、赤溪，以及桥墩水库、挺南水库、吴家园水库等水源保护地，要加强水环境保护与建设，减少人类活动干扰。在有条件的地段，可以适当营造不小于30 m宽的防护林带，加强河流、水源地的保护力度。对于超过20 m宽的河道，规划其两侧建设宽度20 m以上的绿带；对于城区用地受限的河段，两侧建设宽度10 m以上的绿带；对于宽度在10~20 m的河流，控制两侧绿带宽度10 m以上，城区用地受限的河段两侧绿带宽度在5 m以上；对于宽度在10 m以下的河流，两侧各控制宽度不小于5 m的绿带。推荐树种如下：乔木是垂柳Salix babylonica，河柳Salix matsudana，乌桕Sapium sebiferum，紫玉兰，南方红豆杉Taxus chinensis var. mairei，落羽杉Taxodium distichum，梧桐Firmiana platanifolia，浙江柿Diospyros glaucifolia，珊瑚朴Celtis julianae，刺槐Robinia pseudoacacia，山樱花Cerasus serrulata等。灌木是紫薇，结香Edgeworthia chrysantha，山麻杆Alchornea davidii，海滨木槿Hibiscus hamabo，浙江红花油茶Camellia chekiangoleosa，棣棠Kerria japonica，溲疏，木绣球Viburnum macrocephalum，紫竹Phyllostachys nigra等。地被是地肤，络石，千日红，红花酢浆草，万年青Rohdea japonica，黄花美人蕉Canna indica var. flava等。

绿带廊道主要是指从城郊引入城区的楔形绿地，是城乡绿色空间的重要组成^[17]。苍南县东北部平原地区，周边与群山相依，为绿带廊道建设提供了契机。通过对平原和山区边缘地段楔形绿地建设，不仅可以维持两者之间生态过程，还可加强生态恢复区、生态控制区和生态协调区的有机连接，提高苍南县生态系统稳定性。

在绿带廊道建设上，要根据苍南县山地平原交错特点，强化平原、山区交界处的楔形绿地建设，积极建设石聚堂湿地郊野公园、大观山山林郊野公园、灵溪南郊郊野公园、鲤鱼山郊野公园、鲸头风景区、燕窼硐风景区、梅岭森林公园等大型楔形绿地，构成平原周边区的绿带廊道，加强山区和平原之间生态廊道的有机联系。在进行不同楔形绿地森林植物群落构建时，除了保留场地原有相对较好的自然植物群落外，对生长势或景观效果差的自然群落以及人工植物群落分别进行改造或新建时，要结合植物的外形、叶色、花果以及季相变化等，营造常绿与落叶相结合、阔叶与针叶相结合、乔灌草相结合的植物景观，丰富植物组成层次，构建城市森林生态系统。

本研究充分利用GIS技术在空间数据采集处理和空间分析的优势^[18]，在景观生态学的相关理论指导下，研究苍南县生态廊道布局与构建。研究发现：研究区现有生态网络虽然密集度较高，但连接度较低，甚至缺乏连接；平原和山区在整体空间上衔接度不够，虽然南部、中西部和西北部的大型山体已成为平原地区良好的生态屏障，但与平原地区相衔接的生态斑块没有形成有机的网络连接。在对研究区进行生态适宜性分析的基础上，通过应用生态累积耗费距离模型，构建潜在的生态廊道，并与现存生态廊道对比分析，提出了针对苍南县境域生态廊道建设方案，完善了区域生态廊道布局，为研究区生态廊道建设提供科学依据。

本研究在建立耗费距离模型时，分析了研究区境域土地利用、地形坡度、起伏度、生态源地面积等因素，而对生态源地本身位置、距离、组成等没有涉及。通过运用生态适宜性分析方法确定生态因子适宜性分值，实现了定性与定量的深入研究。模拟构建潜在的生态廊道具有一定的科学性，但难免存在着一定的主观判断因素。因此，在以后的研究中，可以通过多种分析预案，模拟不同情景下生态廊道布局，提出具有前瞻性的生态廊道建设措施。